graduate student
магистрант
The paper deals with the computer modeling of internal mechanochemical corrosion of a long pipe line section under the internal and external corrosion pressure. The outer boundary of the pipe cross-section is circular, while the inner surface is elliptical. The author studied the task in a two-dimensional installation. Many decisions related to the irregular mechanochemical wear are based on the hypothesis suppositions about the retention of a definite shape of a corroding product. However, mentioned analytical solution gives a significantly overestimated lifetime if the pipe has the initial deviation in the wall thickness even within the permissible tolerance. In this way, computer modeling is a good approach to solve such problems of defective pipes. Using the finite elements technique (FET) in MATLAB environment, the author carried out the numerical experiment for a certain example for studying the influence of pipe thickness deviation on its service life. The study showed that even a slight thickness deviation of a pipe wall causes the stress concentration and the existence of the mechanochemical corrosion causes larger variation in thickness. Moreover, both thinning and thickening of the pipe wall lead to a reduction in its durability. In this way, the more the internal and external pressure difference, the stronger the mechanochemical effect and the shorter the service life of a pipe. The greatest increase in the absolute values of stresses is observed at the vertices of the inner elliptical boundary of a pipe where its thickness has minimum values.
Работа посвящена компьютерному моделированию внутренней механохимической коррозии линейной части длинных трубопроводов, находящихся под действием внутреннего и внешнего давления агрессивных сред. Полагается, что внешняя граница поперечного сечения трубы является круговой, а его внутренняя граница - эллиптической. Задача исследуется в двухмерной постановке. Многие решения, касающиеся неравномерного коррозионно-механического износа, основаны на предположениях о сохранении определенной формы корродирующего изделия. Кроме того, аналитическое решение для идеальной трубы дает существенно завышенную долговечность в случае трубы с отклонением по толщине стенки даже в пределах стандартных допусков. Следовательно, хорошим подходом для решения подобных задач труб с дефектами является компьютерное моделирование. В работе проведен численный эксперимент для конкретного примера по изучению влияния отклонения по толщине трубы на ее долговечность при помощи метода конечных элементов (МКЭ) в среде MATLAB. Предложена модель для моделирования коррозионного процесса. Обнаружено, что даже слабое изменение толщины стенки трубы вызывает концентрацию напряжений, при этом наличие механохимической коррозии приводит к еще большей разнотолщинности. Кроме того, к заметному сокращению долговечности трубы приводит как утонение, так и утолщение ее стенки. При этом чем больше разность внутреннего и внешнего давления, тем сильнее проявляется механохимический эффект и тем меньше прогнозируемый срок службы изделия. Наибольший рост абсолютных значений напряжений наблюдается на внутренней поверхности трубы в тех точках, где ее толщина имеет минимальные значения.